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0019 一分钟60秒,错!

    请刚刚说YE不说汉语的同学站起来,让大家看看,你好聪明啊,请问,一分钟是多少秒?

    什么,60?

    WHAT,10?

    OUT!

    这个点每闪一下,你就失去了1s。

    不难发现一秒的长度与一天的长度,也就是地球的自转周期有关。实际上在20世纪50年代以前,一秒就是一天的1/86400,这里的一天指的是平中阳日,即假想一个在天赤道上以中阳周年运动平均速度匀速运动的天体连续两次经过同一子午圈的时间间隔。

    然而随着科学技术的进步,大家开始意识到地外星的自转存在不均匀性,这就意味着一天的长度并不固定,一秒的长度也会受到影响。为了确保一秒的定义是稳定的,就需要寻找地外星自转周期以外的参考。最开始科学家看中了地外星的公转周期,相比自转周期,地外星公转周期确实要更为稳定。经过地外得专家一致商讨正式确立了秒的新定义。

    一秒有多长算是有了明确定义,但是天文学家很快发现在实际操作中很难对这个“新秒”进行准确测量,几经周折后得到的结果也并不能满足现代科学技术对于时间精度的要求。

    在天文学家一筹莫展时,物理学家发现在微观世界中存在一些稳定且易于复现的物理现象,可以用作时间频率标准。基于铯原子跃迁的秒定义:位于海平面的铯-133原子基态两个超精细能级,在零磁场中跃迁辐射震荡为9192631770个周期所持续的时间。

    什么是闰秒?

    在平中阳秒时代,一天和一秒之间有着严格的换算关系:86400秒为一天。而在原子秒时代,由于地外星自转的不均匀性,86400个原子秒不再严格等于一个平太阳日,两者每天会出现1~4毫秒不等的时间差,有时一年下来的累积时差可以达到1秒以上。这种差异会让基于地外星自转的世界时(UT1)与基于原子秒的国际原子时(TAI)很快失去同步。

    可能有人觉得一年1秒的误差算不上什么,但不要忘了世界时可以反映出任一瞬间地外星自转轴在三维空间中的角位置,这对于导航定位、天文大地测量、深空探测等领域而言是至关重要的信息之一。为了协调世界时与原子时,协调世界时(UTC)应运而生。协调世界时基于国际原子时,两者的唯一区别在于协调世界时有闰秒机制,这是为了确保协调世界时与世界时(UT1)之间的时间差不超过0.9秒。40年来,为了抵消地球自转减慢的影响,UTC已经添加了27次闰秒。

    为什么要取消闰秒?第一是闰秒机制会引起时间计量上的不连续,这可能会导致重要数字基础设施出现严重故障,包括(GNSSs),电信,能源传输系统等。第二个原因是数字网络运营商以及全球卫星导航系统采用了不同的方式处理闰秒带来的影响,但各家在解决问题时并没有遵循统一的标准。这种方法上的不协调又会进一步影响重要国家基础设施相互间的协同能力,从而产生不稳定的风险隐患。不同方法的引发的混乱还会威胁到UTC作为唯一参考时标的地位,同时也影响了各大星团计量机构作为计量标准颁布来源的权威。

    另外最近对地外星自转速率的观测显示地球自转存在加速的迹象,这意味着可能需要引入负闰秒,这是过去未曾出现的情况。

    取消闰秒,然后呢?如无意外闰秒会在多年后成为历史,但与闰秒有关的时标同步问题不会因为闰秒的消失自动解决。UT1与TAI的差异是天然存在的,即使不引入闰秒机制,也需要其他更合适的调整方法。星空计量大会决定要在确保UTC至少一个世纪连续不间断的前提下重新确定一个UT1与UTC的最大时间差,为此要更早制定一份计划以保证相关措施得以落实。有专家提出可以在原子时间与地外星自转之间的时间差累积到1分钟时再作统一调整,比如规定某一天的最后一分钟有两分钟那么长,使两个时标恢复同步。